劉　恒（貴州理工學院，貴州 貴陽 550003）

?

巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察方法研究

劉恒（貴州理工學院，貴州 貴陽 550003）

針對目前巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察中存在的問題，本文以實際案例分析了巖溶地區(qū)地質(zhì)勘察對工作人員的要求、方法以及處理措施。研究結果表明，要想提高巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察質(zhì)量，除了要選擇合適勘察手段外，還要結合工程建設地區(qū)的工程地質(zhì)情況，這樣才能推動巖溶地區(qū)經(jīng)濟建設健康快速的發(fā)展。

巖溶地區(qū)；六盤水市；地質(zhì)勘察方法

巖溶又稱為喀斯特，是指可溶性巖層在水的作用下發(fā)生溶蝕，從而產(chǎn)生各種地質(zhì)形態(tài)的總稱。巖溶按照其巖石中的成分可以劃分為硫酸鹽類、碳酸鹽類等。隨著大量工程項目的建設，勘察人員越來越認識到巖溶對場地工程地質(zhì)條件影響重要性，并開始對巖溶的成因、類別、影響因素、巖溶的地質(zhì)地貌、巖溶地基勘察方法等方面進行了全面的分析研究，并取得了較好的成果，在工程建設中得到廣泛的應用。隨著經(jīng)濟建設的不斷加快，巖溶地基的勘察愈加普遍，在貴州六盤水市巖溶地區(qū)的工程建設中，我們也遇到了很多巖溶勘察技術方面的問題，有必要對這些問題進行研究分析，在施工中不斷總結經(jīng)驗，只有這樣才能夠不斷提高巖溶地基的勘察水平。

1　工程概況

六盤水市的黃土坡地區(qū)是市政府所在地，是該市政治、經(jīng)濟和文化中心，也是重要的巖溶地區(qū)。隨著城市建設高速發(fā)展，該市建筑行業(yè)迎來了飛速發(fā)展的契機。為滿足工程建設的需要，相關建設人員必須對該區(qū)的巖溶地基進行工程地質(zhì)勘察。就六盤水的黃土坡地區(qū)巖溶工程地質(zhì)條件而言，它處在水城構造巖溶盆地黃土坡溶蝕殘丘之上?；鶐r為石炭系中統(tǒng)灰白色、厚層狀的淺灰色石灰?guī)r白云巖灰?guī)r，其覆蓋層為第四系坡殘積紅粘土，厚度變化較大（0～15m）。此外，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)石灰?guī)r和白云質(zhì)灰?guī)r中的斷層、節(jié)理、裂隙較為發(fā)育，大氣降水豐富，侵蝕性二氧化碳含量高，為本區(qū)巖溶發(fā)育提高了有利的條件，所以，黃土坡地區(qū)碳酸鹽巖中的溶洞、溶溝、石芽、土洞、塌陷甚為發(fā)育。由此可以判斷，六盤水市的黃土坡地區(qū)的地基形式為巖溶地基。

2　對巖溶地區(qū)進行工程地質(zhì)勘察的要求

對六盤水市的巖溶地區(qū)進行地質(zhì)勘察的目的，主要是服務于建筑工程的建設。因而，相關勘察工作人員要將精力集中在，巖溶地質(zhì)對建筑物以及建筑場地所產(chǎn)生的影響上。例如，巖溶發(fā)育的規(guī)律，不同巖溶形態(tài)所代表的地質(zhì)情況以及巖溶水情況及對土層的影響等。這些都是會對建筑物以及相鄰的建筑物長期穩(wěn)定性造成影響的因素。針對這些問題，地質(zhì)勘察人員應收集大量與巖溶地質(zhì)相關的數(shù)據(jù)資料，并結合該地區(qū)建筑物地層的平面圖，來分析這一地質(zhì)特性將會給建筑物帶來的影響。

巖溶地區(qū)的地質(zhì)勘察，要以鉆探為主要方式，并通過設置勘探線和勘探點來獲取相關的勘察數(shù)據(jù)信息。對于鉆孔的布置，要以能夠查明場地的巖溶發(fā)育情況、能評價建筑物的整體穩(wěn)定性和局部穩(wěn)定性為原則。在確定探孔間距的過程中，應充分考慮建筑工程場地的實際情況，宜將其控制10m以內(nèi)。在實際的勘察工作中，對獨立柱基，鉆孔可按照主要柱列線來進行布置，一柱一孔。對于條形基礎，原則上可以間隔一條軸線布置一個鉆孔，遇到溶洞后在加密鉆孔，以查明溶洞的發(fā)育范圍。同時，對于鉆孔的深度，按照不同的基礎形式，要以能控制建筑物地基的主要受力層為確定原則。對于條形基礎，一般性鉆孔深度控制在基礎地面下完整巖石6～10m；控制性鉆孔深度控制在基礎地面下完整巖石9～13m。對于單獨基礎，一般性鉆孔深度控制在基礎地面下完整巖石6～13m；控制性鉆孔深度控制在基礎地面下完整巖石9～15m。貴州巖溶地基鉆探工作量布置見表1。

表1　貴州巖溶地基鉆探工作量布置

在具體鉆孔的過程中，勘察人員要保證認真負責的態(tài)度進行判層工作。例如，要根據(jù)巖芯的采取率、節(jié)長、漏水、鉆進進尺以及裂隙發(fā)育程度等數(shù)據(jù)信息，來推斷黃土坡地區(qū)的巖溶發(fā)育程度以及巖石的破碎情況。

3　巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察的物探和原位測試方法

3.1遙感技術法

應用遙感技術是對巖溶地區(qū)進行工程地質(zhì)勘察的主要方法之一。該方法基于電磁輻射的理論，并利用現(xiàn)代科學技術中各種探測器，對遠距離的目標進行輻射電磁波分析。當儀器設備接收到電磁波信息后，就可以傳送到地面接收站進行加工處理，以形成圖象或數(shù)據(jù)形式的遙感資料，進而用來探測識別目標物，這是遙感技術應用于工程地質(zhì)勘察的全部過程。由此可以看出，它是建立在現(xiàn)代物理學、數(shù)學、電子計算機技術和地學規(guī)律基礎之上的。具有調(diào)查面積大，重復性好等特點，遙感圖像能宏觀而真實地反映地表特征和各種地質(zhì)現(xiàn)象的空間關系，遙感影像視域廣闊、信息量大，在識別巖溶地貌形態(tài)、巖溶層組劃分及地質(zhì)構造特征等方面，具有其它勘測方法所不及的優(yōu)點，尤其更適用于我國南方裸露型巖溶地區(qū)。地球資源衛(wèi)星遙感（MSS.TM，SPOT）、航空遙感、熱紅外遙感、側視雷達遙感等。在20世紀70年代引進我國以后，被廣泛應用于巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察。遙感在新建鐵路選線、水利水電工程區(qū)域穩(wěn)定性評價、巖溶水庫滲漏分析等方面都發(fā)揮了重要作用。

3.2靜力觸探法

將靜力觸探法應用于巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察，主要就是通過測定覆蓋層中紅粘土、軟土、砂土等的比貫入阻力PS來獲取真實的地質(zhì)情況。本工程將靜力觸探用于覆蓋型巖溶工程地質(zhì)勘察。具體來說：①要在一定的地層條件下，靜力觸探手段解決了其他勘探手段未能解決的問題，取得了良好的效果。在對覆蓋型巖溶工程地質(zhì)勘察的過程中，靜力觸探手段主要是查明第四系覆蓋層中有無隱蔽土洞存在、疏松裂隙帶的分布情況、土洞的規(guī)模及埋藏位置以及存在范圍等。②在根據(jù)鉆探物探資料進行了初步穩(wěn)定性分區(qū)的基礎上有針對性的布置靜力觸探孔，結合具體情況，解釋靜力觸探PS-h曲線（PS：比貫入阻力，h：探測深度），是否出現(xiàn)異常值來推測有無土洞或裂隙帶。靜力觸探方法得到的成果分析資料的準確性和可靠性，在勘探期間和緊接著的設計與施工中，都得到充分的證實。覆蓋型巖溶工程地質(zhì)勘察，在鉆探、物探手段受到技術上和經(jīng)濟上的限制以及場地的限制，無法滿足要求時，為了探明覆蓋層中潛蝕作用的分布范圍和強度，可以采用靜力觸探方法。根據(jù)不同勘察設計階段、不同工程性質(zhì)及地層條件，在綜合勘探中合理使用靜力觸探手段可以提高勘測質(zhì)量、縮短勘測周期。通過靜力觸探與地質(zhì)雷達相結合來探明土層中隱伏土洞與擾動土層的效果顯著。

3.3地球物理勘探法

將地球物理勘探（簡稱物探）應用于巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察，就是對各種指標參數(shù)進行地質(zhì)解譯。具體來說，就是通過獲得人工的或是天然的地質(zhì)分布情況，來實現(xiàn)工程建設地質(zhì)問題的“透視性”。它的應用不僅可以測量地面的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息，而且可以測量地下（例如在鉆孔中、中或其間）以及地下（鉆孔勘察所研究空間的巖溶分布、隧道等）與地面之間的測量洞穴和隧道進行探測。由于信息技術特別適用于對巖體中復雜的巖溶、電子計算機技術的引進，使物探方法得到了很大的發(fā)展。目前，適用于巖溶勘察的物探方法主要有電阻率法、微重力法、鉆孔電磁波或超聲波透視法、五極縱軸電測深法、地震層析成像技術、瞬變電磁法、地質(zhì)雷達等。每一種方法的應用都有其應用的前提，只有在滿足前提條件下的勘察效果才會是好的。因此，在確定使用何種方法之前，正確地分析判斷建筑場地的地質(zhì)情況是非常重要的。盡管如此，我們還是不能忽略鉆探作為最基本的工程地質(zhì)勘察的勘探手段所發(fā)揮的重要作用。每種方法都有各自的優(yōu)缺點及適用條件，應取長補短，互為補充。同時，根據(jù)大量實踐的經(jīng)驗認為，在不同的地質(zhì)條件下，進行不同的勘察，采用綜合物探，可以取得更好的效果。將物探應用到工程地質(zhì)勘察中，能降低勘察成本，縮短勘察工期，提高勘察工作質(zhì)量。大量的工程實踐表明，物探定性配合鉆探定量，能更好地了解工程地質(zhì)情況，為設計提供準確的依據(jù)。

4　巖溶工程地質(zhì)問題勘察及其處理措施

六盤水市的黃土坡地區(qū)，溶洞、溶溝、石芽、斷層巖溶破碎帶、土洞和塌陷等巖溶形態(tài)較為發(fā)育，巖溶地基是該地區(qū)地下結構的主要形式。在對其進行工程地質(zhì)勘察時，勘察應針對不同的巖溶形態(tài)性采取相應的勘察和地基處理方法。

4.1溶溝的地質(zhì)勘察和處理

當溶溝的溝深較淺會導致溝槽壁的坡度放緩，可通過鉆探結合挖去填充物的方法對地表和地下巖溶進行勘察。處理措施：將毛石混凝土回填溶溝。當溶溝的溝深較深，溝壁的坡度增大。用鉆探方法進行勘察。處理措施：可采用鋼筋混凝土梁板跨越，或者用剛性較大的平板基礎進行覆蓋。值得注意的是，梁板支撐點必須設置在完整的巖石上。

4.2溶洞的地質(zhì)勘察和處理

對六盤水市黃土坡地區(qū)的溶洞進行的地質(zhì)勘察，常用的方法是物探、鉆探結合溶洞工程地質(zhì)測繪方法，以查明溶洞規(guī)模、發(fā)育特征、頂板巖石的完整性，并對溶洞和地基的穩(wěn)定性作出評價。評價巖溶頂板穩(wěn)定性有定性方法、半定量方法和定量方法。通過勘察，本區(qū)巖溶發(fā)育以垂直方向為主，多呈串珠狀；水平方向巖溶發(fā)育較弱。對于頂板評價為不穩(wěn)定的溶洞，需要進行處理。處理措施：當溶洞的洞體埋藏較深時，可通過鉆孔向溶洞內(nèi)灌入水泥砂漿，這是堵塞溶洞進而提高地質(zhì)結構穩(wěn)定性的有效措施。當溶洞的洞體埋藏較淺時，采用爆開洞體頂板，挖除其內(nèi)填充物，對洞壁進行打毛，回填毛石混凝土處理。

4.3塌陷的地質(zhì)勘察和處理

塌陷是巖溶地基常見的不良地質(zhì)問題，黃土坡地區(qū)的塌陷屬于覆蓋型巖溶地面塌陷，它的存在將嚴重威脅工程建設的使用安全性。經(jīng)工程地質(zhì)勘察分析結果表明，有自然原因形成的，也有人類活動產(chǎn)生的，塌陷的分布受巖溶發(fā)育的控制。塌陷除了受巖溶發(fā)育程度的制約影響外，還與地形地貌、地質(zhì)構造以及土層的厚度存在關聯(lián)性。處理措施：封閉蓋層，疏通地下水，回填夯實，灌漿，繞避。

4.4斷層巖溶破碎帶的勘察和處理

對于斷層巖溶破碎帶的地質(zhì)勘察，采取工程地質(zhì)測繪追蹤結合鉆探的方法，查明斷層的產(chǎn)狀、破碎帶的寬度、膠結物性質(zhì)和膠結情況、巖溶發(fā)育特征和發(fā)育程度等。在巖溶地區(qū)進行工程建設時，如果遇到活動斷層、破碎帶膠結不良和破碎帶巖溶發(fā)育等情況，應采用盡可能避開的方式。

根據(jù)貴州六盤水市100余個巖溶地基工程勘察項目的統(tǒng)計，對不同巖溶形態(tài)的處理措施見表2。

表2　貴州六盤水巖溶形態(tài)的處理措施

5　結束語

綜上所述，對巖溶地區(qū)進行工程地質(zhì)勘察，采用遙感技術、靜力觸探法及地球物理勘探法是切實可行的。這是因為巖溶地區(qū)的地質(zhì)勘探工作是一項較為復雜的問題，所以在實際的勘察過程中，勘察人員要結合施工場地的具體情況，全面考慮施工區(qū)域內(nèi)的巖溶工程地質(zhì)特點，有針對性和合理選擇勘察技術手段，以查明場地的巖溶發(fā)育特征，分析可能出現(xiàn)的工程地質(zhì)問題，提出合理可行的處理措施，為巖溶地區(qū)工程建設快速健康的發(fā)展做出貢獻。

［1］李瑞龍.淺談對巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察方法的探討［J］.中國新技術新產(chǎn)品，2012，02：46～47.

［2］石東虹，段輝云.深度探討巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察的合理方法［J］.科技資訊，2010，04：33～34.

［3］劉湛省.巖溶地區(qū)鐵路工程地質(zhì)勘察淺探［J］.西部探礦工程，2010，07：104～106.

［4］蘇亞輝.淺談對巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察方法的探討［J］.中小企業(yè)管理與科技（上旬刊），2014，01：180～181.

［5］彭重建.巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察方法探討［J］.企業(yè)技術開發(fā)，2014，11：167～168.

［6］趙西文，范沛軍，曹建華.工程物探在巖溶地區(qū)地質(zhì)勘察中的應用——以費縣電廠為例［J］.山東國土資源，2013，05：36～39～50.

［7］陳志平.淺析巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察方法技術［J］.科技與企業(yè)，2013，10：167～168.

［8］鄭春榮.基于巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察的分析［J］.中國新技術新產(chǎn)品，2011，12：108.

［9］劉 恒.貴州巖溶地基評價及處理［J］.地球與環(huán)境，2006，03：87～91.

［10］劉恒.水城盆地塌陷特征及防治措施初探［J］.勘察科學技術，1991，02：29～33.

劉 恒（1962-），男，江西余干人，碩士研究生，研究方向為地質(zhì)工程。

TU195

A

2095-2066（2016）09-0080-02

2016-3-12